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Cablaggio di un amplificatore su PCB

Circuiti stampati (PCB)

La soluzione del circuito stampato si applica principalmente quando si vuole ottenere un risultato riproducibile e per semplificare le produzioni di molti esemplari tutti uguali. E’ necessario produrre un certo numero di prototipi in quanto per curare un difetto qualsiasi di progettazione del circuito stampato occorre quasi sempre rifarlo da capo.
Vantaggi:
- Il risultato finale è buono e riproducibile in quanto sul circuito stampato la collocazione dei componenti è predefinita e non ci sono possibilità di errore.
- Facilità di montaggio anche per tecnici poco esperti
Svantaggi:
- Impossibilità quasi assoluta di far modifiche in corso d’opera

E’ d’obbligo trattandosi di un manuale rivolto ai neofiti dilungarsi un pochino per spiegare anche l’ovvio. Quindi di seguito spiegheremo la tecnica dei circuiti stampati nel dettaglio.

Cablaggio su circuito stampato

Un circuito stampato visto in sezione:
da notare i reofori dei componenti in nero, il supporto di bachelite o vetronite in verde, le piste di rame in arancione e le saldature in stagno in grigio.

Il montaggio rappresentato è quello detto “a singola faccia”: il rame sta da una sola parte del circuito stampato (il lato saldature, sotto nella figura) mentre i componenti sono dall’altra parte (il lato componenti). Le connessioni sono realizzate attraversano fori passanti da parte a parte dove vengono poi introdotti i terminali (o reofori) dei componenti.
In alternativa è possibile costruire il circuito stampato con le piste sui due lati del supporto o anche in ulteriori layer all’interno (tecnologie, rispettivamente, a “doppia faccia” e multilayer o multistrato), con i componenti da entrambi i lati, oppure ancora con componenti, piste e saldature tutte dallo stesso lato e quindi, se possibile, senza fori di passaggio tra le due facce (SMT=Surface Mounted Technology ovvero a montaggio in superficie).
Per realizzare un circuito stampato sono necessarie diverse fasi di lavorazioni, più o meno complesse:
- Il progetto del circuito ed il disegno delle connessioni necessarie per la realizzazione su circuito stampato
- Il disegno diretto su rame del circuito o, in alternativa, la fotoincisione
- L’incisione del circuito stampato, per via chimica (asportazione per corrosione del rame superfluo)
- La foratura
- La saldatura

Nel caso si faccia realizzare il circuito stampato da un artigiano probabilmente questi userà una fresa a controllo numerico per realizzare il circuito, quindi il disegno su rame, l'incisione per via chimica e la foratura verranno sostituiti dalla fresatura diretta dello stampato, metodo utilizzato per fare piccole serie di prototipi o piccole produzioni.

Il trasferimento diretto

Il metodo più semplice per fare circuiti stampati in casa è quello del cosiddetto trasferimento diretto: si tratta di un metodo decisamente poco efficace ma, per cominciare, almeno un’esperienza di questo tipo è opportuna per tutti; tra l’altro non richiede particolari attrezzature e quindi è utilizzabile senza alcun problema anche da chi inizia.
Il metodo funziona discretamente solo a condizione che si voglia costruire un circuito molto semplice ed in singolo esemplare. Il materiale di base è costituito dalla scheda ramata , detta comunemente “basetta”, costituita da un supporto in materiale isolante (in genere vetronite o bachelite), su cui è depositato una lamina di rame. Questo materiale è ampiamente disponibile presso tutti i negozi che trattano materiale elettronico.
Viene normalmente utilizzata la cosiddetta tecnica sottrattiva: partendo da una superficie completamente coperta di rame, viene tolto tutto il materiale che non serve per realizzare il circuito, lasciando invece quello necessario per creare i collegamenti elettrici. Per fare ciò si deve prima proteggere il rame che deve rimanere con una pellicola resistente ed aggredendo l’intera basetta con sostanze chimiche capaci di rimuovere il rame non coperto. Ovviamente il rame protetto dalla pellicola non viene intaccato, rimanendo sul supporto isolante a formare le piste necessarie per collegare i vari componenti.
L’oggetto necessario per proteggere il rame è costituito da un pennarello capace di lasciare una traccia adeguatamente resistente: in commercio, nei negozi di componenti elettronici, se ne trovano diversi tipi specificamente prodotti per questo uso. In alternativa, con risultati alterni, si può utilizzare smalto o altre vernici idrorepellenti con appositi pennini ad imbuto (se qualcuno ha esperienza nel disegno a china può provare con gli stessi pennini, usando vernici diluite quanto basta). Anche molti dei normali pennarelli indelebili sono adatti.
In alternativa al pennarello si possono usare degli appositi trasferibili resistenti alla corrosione.
Quando si è finito basta mettere la basetta in un bagno di percloruro ferrico e poi forarla e il gioco è fatto

La fotoincisione

Quando il circuito è formato da più di qualche resistore oppure si vuole fare una piccola serie, l’uso del metodo del trasferimento diretto diventa improponibile. A livello hobbistico la soluzione più praticata si chiama fotoincisione, un metodo per disegnare sul rame le piste usando la luce.
Occorre prima disegnare il master, un disegno del circuito stampato in scala reale su un foglio di acetato. Questo master andrà posto su una basetta pretrattata con una particolare vernice sensibile ai raggi ultravioletti. E il tutto andrà poi messo sotto una lampada a raggi ultravioletti. Dove il master è trasparente i raggi ultravioletti passano e la vernice che riveste la basetta diventa solubile in un bagno di soda caustica, quindi con questo modo viene rimossa. Resta solo la vernice in corrispondenza delle piste che vogliamo fare sullo stampato. Ovviamente, nel dettaglio il procedimento è molto più complesso e per la eventuale messa in opera rimando a testi specialistici.
Dopo questo trattamento la basetta va messa in un bagno di percloruro ferrico per essere corrosa e poi va forata.

Circuito stampato

Risultato finale: il circuito stampato. A questo punto basta forare in corrispondenza delle piazzole e saldare i componenti.

Circuito stampato con i componenti montati. I componenti più pesanti sono stati fissati allo stampato e fra di loro tramite fascette in teflon. In qualche caso in vece delle fascette si usano dei collanti. Questo per impedire che con il trasporto e le vibrazioni il componente in virtù del suo peso oscillando possa rompere i reofori o la pista di rame a cui è saldato.

Circuito stampato montato

Saldatura dei componenti

La corretta saldatura ricopre un ruolo essenziale nella buona riuscita di un cablaggio. Fare delle buone saldature dipende dalla tecnica adottata, dalla manualità dell’operatore e dal materiale impiegato. Prima di tutto vanno saldati allo stampato i componenti più piccoli, di seguito quelli più grandi.

Saldatura del circuito stampato

Nel caso del circuito stampato si procede nel seguente modo: Si infilano i reofori del componente, si opera una leggera divaricatura sugli stessi per evitare che il componente si sfili, si avvicina il saldatore e contemporaneamente lo stagno (la punta del saldatore deve essere ricoperta di un leggero strato di stagno e pulita) e si fa fondere lo stagno in modo che aderisca perfettamente al reoforo e alla piazzola. Si taglia il reoforo all’altezza della saldatura. C’è chi ricopre prima della saldatura la piazzola di stagno stando attenti a non occludere il foro e chi ricopre di stagno anche tutte le piste per preservarle dalla corrosione (il rame è molto reattivo e tende ad ossidare).
Dopo aver effettuato tutte le saldature è bene rimuovere la pasta salda presente nell’anima del rame da saldatura per evitare che crei delle resistenze parassite fra le piste. Allo scopo si una un batuffolo di cotone bagnato in acetone o trielina. Da evitare: le saldature fredde (saldature che non hanno aderito bene alle piazzole per mancanza di calore) che determinano un cattivo contatto elettrico, e il troppo stagno sulle piazzole (che potrebbe creare cortocircuiti).

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